CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
và nhiệt đới, cây cảnh. Công ti trải rộng trên toàn lãnh thổ Brazil và sản
lượng hàng năm của nó tới 2,4 triệu cây giống (Biotechnologia Fundacão).
Ở Việt Nam, Trung tâm Thực nghiệm Sinh học tại thành phố Hồ
Chí Minh (1979-1980) cũng đã nhân giống vô tính in vitro giống khoai tây
để phục vụ cho các hợp tác xã sản xuất ở thành phố Đà Lạt. Ở Viện Khoa
học Việt Nam ở Hà Nội (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam)
cũng đã thí nghiệm nhân giống vô tính in vitro các cây khoai tây, cà, lúa,
thuốc lá từ năm 1974-1975. Cho đến nay, ở đây cũng đã nhân nhiều giống
cây trồng như mía, ngô, dứa sợi, lúa, thuốc lá, …có khả năng chống chịu
để phục vụ cho việc trồng trọt ở địa bàn miền Bắc. Ở Đại học Nông
nghiệp I, viện Di truyền Nông nghiệp TW, cũng bằng nhân giống vô tính
và kĩ thuật dung hợp protoplast tạo ra nhiều giống cây trồng phục vụ cho
sản xuất nông nghiệp.
Việc nhân giống và khai thác cây chịu hạn (serophyte) đã mang lại
nhiều mối lợi cho các nước ĐPT ở vùng khô hạn hoặc bán khô hạn. Trong
số 350.000 loài thực vật được các nhà thực vật học mô tả, con người mới
chỉ thử trồng khoảng 3.000 loài làm lương thực, lấy sợi, làm thuốc hoặc
thu nguyên liệu. Chỉ có khoảng 100 loài được trồng diện rộng và 90%
lương thực của loài người do khoảng 10 loài cung cấp, trong đó không có
loài nào thuộc cây chịu hạn. Vì vậy, cần thiết phải tìm ra các loài cây chịu
hạn có khả năng cho sản phẩm dồi dào ở các vùng khô hạn chiếm hơn 1/3
diện tích của quả đất. Các nguồn nước tưới ngày nay đang trở thành một
nhân tố hạn chế trong sự phát triển của nông nghiệp. Vì vậy, tìm cây chịu
hạn có ý nghĩa quan trọng trong sản xuất.
Năm 1960, Viện Nghiên cứu ứng dụng, Đại học Ben. Gurion ở
Negev, Israel đã được thành lập với mục đích du nhập và phát triển các
cây thích nghi với điều kiện khô hạn và bán khô hạn.
Lúc đầu viện thực hiện cái gọi là “nông nghiệp sa mạc” nghĩa là du
nhập và phát triển những cây từ vùng khô cằn, các loài sử dụng rất ít nước

Apaches sử dụng). Hạt Jojoba (bằng hạt Lạc) chứa một loại sáp lỏng
chiếm 30-60% màu hơi vàng, có mùi, thành phần không chứa glyceride
mà chứa một hỗn hợp các rượu và ester của các acid béo mạch dài từ 20-
22 nguyên tử C. Dầu Jojoba thay thế dầu cá voi dùng bôi trơn trục chuyền
thủy lực và hộp số xe đua ở áp suất và nhiệt độ cao, dùng trong công
nghiệp da, công nghiệp mĩ phẩm, công nghiệp dược, chất chống bọt lên
men vi sinh vật, sáp bóng phủ các loại giấy carbon đặc biệt. Khô dầu chứa
dầu dư và khoảng 30% protein, xơ, tannin và các chất khác.
Cây Guayule (Parthenium argentatum) là cây lấy nhựa mủ tự
nhiên làm cao su.
Cây Crambe (Crambe abyssinia) thuộc họ Thập tự Cruciferae chứa
một lượng lớn acid erucic có thể thay thế cải dầu.
Cây bí trâu Cucurbita foetidissima (Buffalo gourd) có hạt giàu dầu
và protein, rễ chứa nhiều tinh bột. Sau 4-5 năm sinh trưởng, thân, lá, rễ đã
nặng 40 kg trong đó có 20% là tinh bột, chi Grindelia gồm nhiều loài dùng
làm nhựa dẻo.
Cây Ocnothera spp. là cây làm thuốc, hạt có nhiều acid γ-linoleic
được dùng như chất bổ sung dinh dưỡng và làm mĩ phẩm.
Những cây đã nêu trên, người ta dùng CNSH nuôi cấy mô và tế
bào để nhân giống và trồng ở qui mô rộng, vừa chịu hạn, chịu mặn, chịu
nóng, chịu nghèo dinh dưỡng mà đạt năng suất cao và dùng trong nhiều
ngành công nghiệp khác nhau, phục vụ cho đời sống.
Đối với cây rừng, xuất khẩu gỗ giữ vai trò quan trọng đối với các
nước ĐPT. Theo số liệu thống kê của bộ Nông nghiệp Pháp: năm 1984-85,
mậu dịch gỗ nhiệt đới là 35.236 triệu m
3
trong đó châu Phi: 35%, châu Á:
60%, Trung và Nam Mĩ: 5%.
23
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn

cây trong 1 năm, trong khi kĩ thuật cắt đoạn của Gupta chỉ
đạt 10
6
cây/năm. Davies (1984) làm việc tại phòng thí nghiệm của Dhoux
đã phát triển kĩ thuật nhân vô tính cây Faidherbia (Acacia albida). Cây họ
Đậu này mọc ở hầu hết các vùng khô hạn ở châu Phi, đặc biệt là ở Tây
Phi. Chúng đóng vai trò quan trọng đối với kinh tế đồng cỏ vùng Sudan
Sahel. Chúng cố định N
2
và rụng lá vào mùa mưa. Lá và quả dùng làm
thức ăn cho đại gia súc vào mùa khô. Acacia albida tạo môi trường thuận
lợi cho các cây kê, lúa miến, lạc mọc dưới tán lá cây của chúng vào mùa
mưa.
Hai cây rừng khác có khả năng cố định N
2
: cây họ Đậu Acacia
senegalensis và cây không họ Đậu Casuarina equisetifolia cũng đã được
quan tâm nghiên cứu nuôi cấy mô.
24
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
 Nghiên cứu tạo phôi soma
Một hướng khác được tổ chức trồng trọt là việc tạo phôi soma.
Theo như mô tả của Steward và cộng sự, sự chuyển sang môi trường có
nồng độ auxin thấp đã gây ra sự sinh trưởng tế bào trong phôi. Chúng
cũng trải qua tất cả các giai đoạn phát triển bào thai của một hợp tử nhưng
tạo thành từ tế bào soma chứ không phải là sản phẩm hòa hợp của 2 giao
tử đực và cái.
Sự nuôi cấy phôi của tế bào soma có một số tiến bộ:
* Phôi phát triển cả hai hướng đem đến cả rễ, chồi và phát triển

ta đã nhận thấy rằng các cây cọ dầu xuất xứ từ các phôi đông lạnh sau 15
tháng trồng trên đồi không có biến dị hình thái nào. Vì vậy, Viện Nghiên
cứu dầu và cây có dầu Pháp (IRHO) đã đề xuất kĩ thuật này cho các khách
25
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
hàng hải ngoại. Kĩ thuật này rất thích hợp đối với các loài không thích hợp
với nhiệt độ bảo quản của các cây ôn đới (0-5
o
C). Hơn nữa nó có thể giảm
thiểu các hiểm họa tiềm tàng nếu số lần cây chuyền để nhân giống tăng lên
quá lớn (Biofuture, 1987, số 56). Dầu cọ là loại dầu ăn được sử dụng
nhiều nhất trên thế giới, chỉ đứng hàng thứ 2 sau dầu đậu tương và chiếm
17% tổng sản lượng dầu béo và mỡ (3-11 tấn/ha/năm), nên cần có giống
cọ dầu để trồng, nhất là các nước cận xích đạo.
Về cây dừa, từ năm 1981 các nhà khoa học Pháp thuộc Viện
Nghiên cứu Khoa học vì Sự phát triển (ORSTOM) và IRHO cũng đã bắt
đầu các thí nghiệm nuôi cấy mô dừa nhằm tạo phôi soma. Các cây nuôi
cấy mô được tạo từ mô của phần lá non của các cây dừa 5 tuổi trồng trong
nhà kính thuộc giống PB-121 con lai giữa giống lùn vàng Malaysia
(Malaysia Yellow Drafs) và giống cao Tây Phi được chọn lai tại Côte
d’Ivoire. Các thể phôi thu được sau 6 tháng nuôi cấy. Các nghiên cứu tạo
cây hoàn chỉnh từ phôi được tiến hành từ năm 1984 (Pannetier và Noirel,
1984).
Theo các nhà khoa học Pháp, quá trình phát sinh phôi soma có thể
xuất hiện trong một giai đoạn ngắn từ mô lá non của cây dừa từ 2 đến 5
tuổi và có thể thu được với cây trưởng thành . Bằng phương pháp này, dừa
cho năng suất cao hơn (số quả và sản lượng cơm dừa) có thể gấp 5 lần.
Đối với cây cà phê, các nhà nghiên cứu Pháp ở GERDAT
(Groupement d’Etude et de Recherche d’Agronomie Tropical),

Ngày nay người ta đã dùng kĩ thuật nuôi cấy mô và tế bào thực vật
để sản xuất hạt nhân tạo. Tế bào thực vật có đặc trưng là không chỉ trở
thành tế bào sinh dưỡng mà còn trở thành tế bào phôi mầm, chỉ cần điều
khiển chúng bằng các chất ĐHST thích hợp. Do vậy, người ta cho vào
bình dung dịch dinh dưỡng có chất ĐHST nhất định thì tế bào có thể trở
thành tế bào phôi. Các tế bào phôi trong bình đó sẽ sinh sản rất nhiều và tụ
họp lại. Các phôi này được bao bọc bởi một chất keo - gồm hỗn hợp các
chất dinh dưỡng và gọi là các hạt nhân tạo. Khi gieo các hạt này xuống đất
sẽ mọc thành cây bình thường.
Việc sản xuất các hạt nhân tạo như thế rất cần thiết trong nông lâm
nghiệp. Bởi vì, trong cải tạo giống nhiều khi tạo ra được giống có năng
suất cao và chống chịu giỏi nhưng lại không có hạt hoặc rất ít hạt để có thể
gieo trồng lại. Bằng phương pháp nói trên, người ta có thể sản xuất hạt
nhân tạo bằng các tế bào bình thường của cây này với một lượng lớn trong
các nồi lên men.
Một loạt các vấn đề lí thú về hạt nhân tạo ở đây là:
* Khi còn trong các bình nuôi cấy lên men rất tiện lợi cho người ta
xử lí nhiệt các mô để làm sạch hết virus, tạo ra các hạt sạch bệnh.
* Người ta cũng có thể đưa vào vỏ hạt nhân tạo các loài vi khuẩn
cố định N
2
thì khi cây trưởng thành, vi khuẩn này sẽ lấy N
2
từ không khí
để cung cấp phân đạm cho cây đó.
* Cũng bằng cách tương tự như trên, người ta đưa một lượng thuốc
trừ sâu hoặc trừ cỏ dại vào vỏ hạt nhân tạo để bảo vệ cây khỏi bị sâu và cỏ
dại phá hoại.
* Hạt nhân tạo cũng là đối tượng dễ dàng để nạp các gene lạ vào
để tạo ra các giống mới có đặc tính mong muốn.

bào.
. Bằng biện pháp chọn lọc cổ điển (sau lai ghép và đột biến) thì
khó có được sư phối hợp giữa cái cũ và cái mới.
. Biến đổi dòng tế bào soma, đặc biệt là từ những tế bào callus
trong nuôi cấy thì tần số xảy ra rất nhiều. Khoai tây tái sinh từ callus đã
được thử nghiệm, trong đó có 13 biến dị gene đơn giản đã được phát hiện
trong 230 cây khoai tây tái sinh. Tỉ lệ biến đổi dòng soma ở đây là 1/18, có
nghĩa là từ 18 cây tái sinh thì có một cây biến dị. Tỉ lệ biến dị này thật quá
lớn.
Một số biến dị gene đơn giản xẩy ra ở cà chua cũng đã được xác
định và một trong những biến dị đó nằm ở cánh tay dài của NST 10 trong
bản đồ gene.
Vừa qua đã đạt được một số kết quả về biến dị soma trong số cây
trồng đã kích thích sự áp dụng phương pháp chọn lọc dòng soma vào việc
đổi mới cây trồng.
Bằng phương pháp chọn dòng soma, người ta đã tạo nên được
giồng lúa vừa chín sớm vừa có hạt dạng dài nhằm vừa tăng năng suất thu
hoạch lại vừa tạo được chất xanh làm thức ăn cho gia súc.
28
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
Về cây mía, phương pháp chọn dòng soma này đã tạo ra được
giống mía chống được một số bệnh virus như bệnh fip, nấm lông, bệnh
than, và bệnh đột mắt. Ta biết rằng cây Mía là cây bát bội (octoploid) hoặc
thập bội (decaploid) và rất dị hợp tử. Điều này gây trở ngại cho việc mô
hình hóa lí thuyết và các phân tích di truyền. Heinz, 1977 ở Hawaii và sau
đó các nhà khoa học Đài Loan, Pháp, Cuba, Argenetina, đã thành công
trong tái sinh mía từ callus, từ nuôi cấy túi phấn đã tạo được cây đơn bội
có năng suất cao hơn trong điều kiện tự nhiên so với cây bố mẹ, hoặc
phương pháp chọn lọc dòng soma cho phép phân lập được các dòng kháng

bào thực vật có khả năng dung hợp dưới dạng protoplast. Hai protoplast
29
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
dung hợp lại có thể sinh ra một cây con hoàn chỉnh dưới dấu hiệu di
truyền của hai tế bào hợp lại. Nhưng quá trình này là quá trình lai vô tính
(somatic hybridization). Ngày nay nhờ lai vô tính mà người ta cải tạo được
nhanh chóng bộ máy di truyền tế bào nhằm tạo những giống mới có năng
suất cao.
Sử dụng kĩ thuật protoplast, người ta đã lai tạo giữa cây trồng với
cây hoang dại để đề kháng một số trạng thái trong môi trường bất thuận
như tạo ra những cây chịu hạn cao, chịu rét giỏi, chống chịu sâu bệnh,
phèn, mặn, v.v.
Kĩ thuật nuôi cấy và dung hợp protoplast đến nay không những đã
thực hiện tốt đối với cây 2 lá mầm mà ngay cây có một lá mầm như lúa,
thậm chí các loài rong, tảo.
Kĩ thuật protoplast trong tạo giống mới của thực vật gồm 2 giai
đoạn chính sau:
a. Giai đoạn tách và nuôi cấy protoplast.
Ở giai đoạn này người ta có thể tách tế bào để xử lí tạo thành
protoplast từ tất cả các thành phần của cây như rễ, thân lá, nốt sần rễ, lá
mầm, hạt phấn, callus v.v. nhưng hay dùng cả là từ mô lá. Giai đoạn này
gồm các bước sau đây:
+ Xử lí mẫu cho sạch và vô trùng bằng cồn 70
o
, sau đó bằng
calcium hypochloride, cuối cùng bằng nước cất vô trùng.
+ Cắt mẫu. Mẫu được cắt nhỏ thành mảnh 0,5×2 cm hoặc thành
sợi.
+ Xử lí mẫu bằng enzyme. Sử dụng enzyme hỗn hợp như

+ Rửa sạch PEG và cho vào môi trường nuôi cấy có chứa muối
ammonium để phục hồi tế bào sau quá trình tách và dung hợp.
+ Độ vài ngày sau, tế bào phân chia, cấy chuyền sang môi trường
chọn lọc và như vậy cấy chuyền một vài lần nữa trong môi trường chứa
những chất ĐHST thích hợp để tạo callus, tạo chồi, tạo cây và rễ,v.v.
+ Có thể thử phản ứng enzyme trên mẫu lá cây lai cắt nhỏ để có
thể nhận ra được có sự lai tạo hay không.
Ngày nay người ta đang sử dụng kĩ thuật dung hợp protoplast để
tạo ra những cây lai mới. Chẳng hạn, lai khoai tây trồng và khoai tây
hoang dại. Gene cây hoang dại giúp cây trồng chống bệnh virus Người ta
lai cây cà chua với cây khoai tây (họ hàng chúng xa nhau) cho cây lai
mang quả cà chua và củ khoai tây.
Đối với mía, dung hợp protoplast có ý nghĩa lớn đối với việc
phổ biến các giống mía không ra hoa (trốn cờ) hoặc bất thụ. Các kết
quả nghiên cứu của CENA (Centre de Nuclear Energy in
Agriculture) và CEBTEC (Divisão de Biotechnology de Plantas et
Centro de Biotechnologia Agricola) ở Brazil cho thấy, dung hợp
31
Bằng cách này, người ta tạo
ra cây lai giữa cà rốt và rau mùi, cam
và chanh, …
Đối với cọ dầu, từ protoplast
và sử dụng kĩ thuật tái tổ hợp gene
có thể nâng cao hiệu quả, chọn lọc
các dòng có dầu có năng suất cao.
Hình II.1. Cây Khoai-Cà (Pomato)
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
protoplast cây mía có thể giúp chuyển gene kháng thuốc trừ sâu có
từ dòng mía này qua dòng mía khác.

2.4. Tạo ra những đặc tính mới mong muốn qua việc đưa các
nguyên liệu di truyền vào tế bào cây trồng bằng kĩ thuật tái tổ hợp DNA
(DNA recombination)
Việc cải tiến đưa các gene vào tế bào thực vật qua cách đưa
nguyên liệu di truyền ngoại lai vào bằng con đường tái tổ hợp DNA hiện
nay đang mở ra nhiều triển vọng tốt đẹp:
Cách thứ nhất: chuyển gene trực tiếp
. Phương pháp hóa học polyethylene glycol.
. Phương pháp vật lí xung điện dung hợp protoplast.
. Phương pháp ngâm hạt phấn vào dung dich DNA.
32
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
. Phương pháp vi tiêm gene.
. Phương pháp bắn gene.
Cách thứ hai: chuyển gene gián tiếp qua sử dụng các vector, đặc
biệt là vector plasmid pBI12A chứa sẵn một gene khởi đầu promoter mạnh
nhất và gene CaMV35S (Cauliflower mosaic virus) gene kết thúc và gene
đánh dấu GUS-A.
Plasmid này được gắn thêm các gene lạ có đặc tính mong muốn
đưa vào vi khuẩn hay ở thực vật dùng Agrobacterium tumefaciene để đưa
vào cây.
Người ta có thể đưa gene ngoại lai vào qua con đường vector
plasmid: DNA được đánh dấu phóng xạ rồi đưa vào hạt phấn, chồi
non, các tế bào nuôi cấy protoplast hay nhân tế bào được tách ra.
DNA ngoại lai dễ nhận cảm với sự tiêu hóa của enzyme nuclease vật
chủ. Phải đưa DNA vào lyposome, sau đó dung hợp vào protoplast
để làm giảm tác dụng tấn công của nuclease tế bào chủ. Dần dà
người ta nghiên cứu đưa DNA ngoại lai vào qua con đường vector
plasmid. DNA plasmid được tìm thấy ở ti thể của động vật bậc cao.

tổng hợp auxin, cytokinine, opine và các gene gây khối u (oncogene).
Trong plasmid Ti, vị trí của T-DNA được giới hạn bằng bờ phải và bờ trái.
Ngoài plasmid Ti còn có các vùng DNA mã hóa cho việc tái sinh plasmid,
cho khả năng lây nhiễm (vùng vir) và chuyển nạp, cho việc tiêu hóa opine.
Trong các vùng DNA của plasmid Ti, ngoài T-DNA được nghiên
cứu nhiều hơn cả là vùng DNA phụ trách khả năng lây nhiễm còn gọi là
vùng vir. Sản phẩm hoạt động của các gene nằm trong vùng vir được tác
động kích thích của các hợp chất phenol tiết ra từ vết thương là một loại
protein đặc biệt như vir E
2
, vir B, vir D, vir D
2
, vir C
1
…Các protein này
nhận biết các vết thương ở các cây chủ thích hợp (hầu hết là cây 2 lá
mầm), kích thích sinh sản ra các đoạn T-DNA bao bọc che chở các đoạn
DNA này và giúp chúng tiếp cận với hệ gene của cây chủ một cách an
toàn.
Khi cây nhiễm bệnh do T-DNA nạp vào trong hệ gene của cây chủ
bắt đầu hoạt động và sản sinh ra auxin, cytokinine và opine, toàn bộ sinh
trưởng của cây bị rối loạn, các tế bào phân chia vô tổ chức và tạo ra các
khối u. Opine được vi khuẩn sử dụng như một loại “thức ăn” nhờ gene
chuyển hóa opine trên plasmid Ti.
Cơ chế lây nhiễm của A. rhizigenes đối với cây 2 lá mầm cũng
tương tự nhưng trong vùng T-DNA của A. rhizogenes chỉ có gene sản sinh
ra auxin, vì thế sự thay đổi hình thái chính của thực vật là chúng tạo ra rất
nhiều rễ tóc khi bị nhiễm bệnh.
34
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn

* Loại bỏ vi khuẩn bằng dùng các kháng sinh đặc hiệu như
carbenicilline.
* Chuyển nguyên liệu thực vật vào môi trường dinh dưỡng nuôi
cấy tế bào và mô để tái sinh có thêm những chất kích thích sinh trưởng
như 2,4 D, auxin khác v.v.
* Cây tái sinh được nuôi trong vườn ươm và cuối cùng trồng ra
đất.
* Theo dõi các đặc tính của gene lạ biểu hiện ở cây trồng.
Cần chú ý:
- Cây được biến đổi di truyền cần phải được trồng trong vài vụ;
35
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
- Cây chủ của vi khuẩn Agrobacterium có thể làm hạn chế sự biến
đổi trong nhiều vụ thu hoạch.
- Muốn chuyển gene thành công cần phải phân tích mở rộng bộ
gene thực vật, biết rõ tổ chức phân tử của gene đưa vào và mối quan hệ
giữa nó với tổ chức cấu trúc di truyền và điều hòa di truyền.
Đối với sự chuyển gene thực vật, virus thực vật chứa DNA cũng
được coi là vector. Loại virus khảm thực vật của hoa súp lơ (Cauliflower
mosaic virus: CaMV) là một ví dụ hấp dẫn. Đó là một vector có thể dùng
để chuyển gene, vì DNA ngoại lai có thể chuyển vào thực vật qua sự gây
nhiễm lá bởi virus. Thêm vào đó CaMV có thể nhân lên trong bào tương
và loại trừ khả năng gây trở ngại cho các chức phận của tế bào chủ.
S.H. Howell và cộng sự năm 1987, đã gài được phân tử linker
EcoRI gồm 8 đôi base vào vùng “intergeneic” của virus khảm hoa súp lơ
mà không làm suy yếu sự lây nhiễm của chúng. Khả năng CaMV như một
vector chuyển gene đã được chứng minh bởi Cronenbor và cộng sự khi
đưa vào lá củ cải đoạn operator của operon lac E. coli và khi DNA của
virus được tách từ những cây bị nhiễm đã thấy chứa đoạn operator lac.

* Vùng promotor – vùng phát động biểu hiện gene.
* Vùng mã hóa - tạo ra những protein mong muốn để thu hoạch tốt
mùa màng.
* Vùng poly A (polyadenine hóa) – vùng tham gia mở đầu sao
chép RNA thông tin.
Công nghệ gene cũng có khả năng tạo ra những thức ăn trong
sạch. Các gene đối với những protein có phẩm chất dinh dưỡng siêu
đẳng được tách ra, sau đó, gài gene đó vào cây. Cây này có thể sản xuất
ra những chất hóa học đặc biệt như tinh bột, dầu công nghiệp, các enzyme,
các dược chất . Hơn 400 phép thử đồng ruộng của những cây trồng được
công nghệ hóa ở Mĩ, châu Âu. Những thử nghiệm đó đã xác nhận hiệu quả
kinh tế. những cây trồng có dấu hiệu tốt đó triển khai ra đồng ruộng từ
năm 1990.
Tuy nhiên, trong công nghệ gene cũng có một số hạn chế như: chỉ
cải tiến một số điểm biểu hiện không quá 3-5 gene. Một vài cây trồng
không thích ứng phương pháp chuyển gene hiện hành. Sự tách gene có ích
để chuyển cũng có gặp những khó khăn nhất định.
Việc sử dụng gene trong việc tạo giống mới những cây, hoa,
quả,…, G. Glili đã dùng vi khuẩn E. coli để chiết xuất lấy gene mã hóa
loại enzyme tổng hợp lysine, sau đó đưa vào khoai tây và thuốc lá làm cho
khoai tây lượng lysine tăng ở củ 5 lần, ở lá 4 lần và ở thân 3 lần. Người ta
cũng đưa 9 acid amin khác vào khoai tây làm cho chất lượng của chúng
trở nên quí giá.
Ở Mĩ cũng vừa thành công những quả cà chua chín mọng mọc trên
cành nho. Cà chua loại này ít thối hỏng. Người ta cũng tạo ra bông có màu
sắc tự nhiên bằng CNSH.
Ở Pháp mới đây, người ta cũng đã tạo cây bắp cải to cao hơn người
bằng thao tác di truyền.
Trong 20-30 năm lại đây, CNSH đang làm đổi mới nền nông
nghiệp trên toàn thế giới nhờ kĩ thuật nuôi cấy mô và tế bào, phương pháp

sâu bọ. Theo thống kê, sâu bọ gây thiệt hại lớn cho mùa màng khoảng 20-
40%. Năng suất mùa màng càng cao thì thiệt hại càng lớn. Người nông
dân từ xưa đến nay, qua kinh nghiệm thực tế cũng đã có nhiều biện pháp
phòng trừ như xới xáo, chăm sóc bắt sâu bọ, thay đổi vụ trồng hợp lí,
trồng thảm xen kẽ, phun thuốc trừ sâu v.v. Riêng nước Mĩ, mỗi năm mất
đi 2,5 tỉ USD về thuốc trừ sâu để bảo vệ mùa màng. Nhưng việc sử dụng
thuốc trừ sâu bệnh, thuốc trừ cỏ dại (herbicide), ví dụ, thuốc trừ nấm chỉ
được phun trừ sâu trên các vùng trồng chuối ngọt (sweet banana) nơi chỉ
sản xuất khoảng 10% sản lượng chuối để đưa vào thị trường quốc tế, 90%
sản lượng chuối còn lại là chuối bột (platain), một trong các nguồn lương
thực của nhiều nước nhiệt đới thì chủ yếu trồng ở các qui mô gia đình rải
rác. Vì vậy khó sử dụng thuốc trừ nấm và giá thành không kinh tế.
Hơn nữa thuốc trừ sâu bệnh đã để lại hậu quả khôn lường, người bị
ngộ độc, thậm chí ung thư, động vật có thể chết. Vì vậy, công tác bảo vệ
cây trồng theo hướng CNSH là tốt hơn cả.
Người ta đã nuôi cấy đỉnh sinh trưởng của khoai tây, dâu tây, khoai
mỡ (Yam) còn gọi là khoai Ấn Độ, để làm sạch virus. Nuôi cấy đỉnh sinh
trưởng cũng giúp tạo ra các giống sắn sạch bệnh. Kĩ thuật nuôi cấy mô in
vitro cũng giúp giải phóng cây sừa khỏi bệnh virus và Mycoplasma rất
nghiêm trọng đối với dừa, chà là (Date palm), kháng bệnh hoặc ít nhiễm
bệnh nấm hoa từ nhân vô tính, đặc biệt là chống chịu bệnh bayoud do nấm
(Fusarium oxyporum f-sp-albidinis) gây ra là bệnh gây tổn thất nghiêm
trọng cho chà là.
Viện IRAT (Institute de Recherches Agronomiques Tropicales et
des Cultures vivrieres: Viện Nghiên cứu Nông nghiệp nhiệt đới và Các
cây lương thực) của Pháp đã xây dựng được phương pháp cấy tác nhân
gây bệnh vào cây con đang tái sinh từ callus, Việc sàng lọc các tế bào của
những cây con này có thể cho phép phân lập được các dòng kháng bệnh,
kháng 3 loại bệnh quan trọng: sinut, ieafscala và bệnh rỉ sắt. Tương tự như
vậy, người ta có thể tách được các dòng tế bào kháng mặn, kháng phèn và

để bảo vệ cây trồng khỏi bệnh virus.
Trong vòng 30 năm qua, người nông dân và các nhà làm vườn tin
tưởng về vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) vì chúng sản xuất ra protein
chống Côn trùng. Vi khuẩn này đã làm chết hàng loạt sâu tơ, Sâu róm ở
vùng Thuringi. Các chế phẩm Bt đặc hiệu cao với các côn trùng thuộc loài
bướm. Cơ chế hoạt động phân tử Bt như sau: protein Bt liên kết với những
proceptor đặc hiệu được khu trú trên màng ruột của những côn trùng gây
hại. Sự liên kết đó gây cản trở cho dòng vận chuyển ion vào trong tế bào
biểu mô ruột và như vậy làm mất khả năng ăn uống dinh dưỡng của côn
trùng. Những thuốc trừ sâu thiên nhiên này không gây độc hại cho người
và động vật, thậm chí ngay cả các loài côn trùng khác. Mặt khác, tính chất
có ích của thuốc trừ sâu Bt thường bị hạn chế vì dễ dàng bị rửa sạch khỏi
cây, nhưng hiệu quả của chúng trên đồng ruộng thường được kéo dài.
Giữa những năm 1980, công nghệ gene của một vài hãng lớn như
hãng Hệ thống gene thực vật ở Belgium, hãng Di truyền Nông nghiệp ở
Middleton v.v. đã thành công trong việc tách rời các gene vi khuẩn mã hóa
các protein thuốc trừ sâu. Họ đã dùng súng có Agrobacterium tumefaciens
được gắn những gene tách nói trên để bắn vào khoai tây, và chua và bông.
Lúc đầu những gene này biểu hiện nghèo nàn. Những protein Bt được cây
trồng sản xuất ra chỉ giết được những côn trùng phòng thí nghiệm nhạy
cảm.
40
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
Các nhà khoa học ở Monsanto như David Fichhoff và Frédrick
Perlak đã cải tiến. Họ xem xét kĩ lại gene vi khuẩn nguyên thủy để bắt
chước chặt chẽ hơn đoạn DNA thực vật. Một sự cải tiến nhỏ đó đã làm
tăng lên sự kiểm tra côn trùng một cách mạnh mẽ. Hai năm thử nghiệm
trên đồng ruộng đã xác định rằng sự có mặt của các gene Bt đó trong cây
bông đã kiểm tra một cách có hiệu quả tất cả những hư hại của đại bộ phận

* Các nhà nghiên cứu ở Monsanto, Calgene, California đã dùng
thuốc trừ cỏ dại tên là Roundup. Roundup là thành phần phổ rộng trừ cỏ
dại lá to và mọc dày. Roundup ức chế hoạt động enzyme tổng hợp EPSP –
enzyme này tham gia vào việc tạo acid amin thơm cần cho sự sinh trưởng
41
CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn
Lung
của cỏ dại. Roundup không làm ảnh hưởng tới động vật (động vật không
tiến hành tạo acid amin thơm). Hơn nữa, Roundup lại thóai hóa nhanh
chóng trong môi trường để trở thành vô hại.
Năm 1983, Luca Comai và David Stalker ở Calgene, Roger và
Ganesh Kishore ở Monsanto đã tách được gene của enzyme tổng hợp
EPSP từ vi khuẩn và cây trồng. Sau đó các nhà khoa học đã tạo những
gene đã sản xuất ra lượng protein đó lớn hơn lên trong cây trồng rồi đưa
vào cà chua, đậu, bông, cải dầu, và một số cây khác, các cây trồng có thể
trừ được cỏ dại một cách có hiệu quả.
* Các nhà nghiên cứu ở Du Pont đã dùng kĩ thuật nghiên cứu
tương tự để tiến hành công nghệ gene hóa những cây trồng có thể không
dùng thuốc diệt cỏ sulffonylurea.
* Các nhà khoa học ở Hệ thống di truyền thực vật và hãng Hoechst
- Đức đã có hướng tìm kiếm khác để loại trừ thuốc diệt cỏ. Từ vi khuẩn
Streptomyces hygroscopicus đã tách ra một gene để enzyme đó ức chế
chất diệt cỏ được gọi là Basta. Basta ảnh hưởng tới việc tổng hơp
glutamine của enzyme trong cỏ dại và làm cho cỏ dại không lớn lên được.
Nhưng trước khi gây hại, có thể xảy ra ở những cây trồng có gene làm ức
chế Basta.
Trong bảo vệ quả ít bị hư hại, công nghệ gene cũng đang phát huy
tác dụng. Người ta đã xác định và tách một số gene đóng vai trò trong sinh
tổng hợp ethylene - một phân tử liên quan đến sự chín của hoa quả. Sự
chín kéo chậm lại để kịp thu hoạch và tạo mùi tốt hơn làm phẩm chất tăng

Ở Mĩ, người ta dùng loài virus polyeder để “săn đuổi và giết chết”
các loài sâu và côn trùng độc hại, nhất là loại nhện độc.
Ở Việt Nam ta đã thử nghiệm nuôi sâu xanh cho trộn thức ăn có
virus. Sau 6-8 ngày mỗi virus thành 10.000 virus khác, tức là chiếm
khoảng 30% trọng lượng khô của con sâu. Khi sâu chết, gắp riêng ra,
nghiền nát lấy nước dịch. Dịch này lại đem phun diệt sâu xanh phái hại
cây trồng.
Nấm Boveroa cũng được dùng trừ sâu róm thông. Nấm Metthirum
cũng đang được nghiên cứu trừ rầy nâu hại lúa. Virus NPV - virus đa nhân
(nuclear polyhedrosis virus) và GV (graluclar virus) đang được sử dụng
vào việc diệt sâu bông.
Hiện nay người ta cũng đã dùng pheronom - chất tỏa ra mùi hương
để dẫn dụ côn trùng tập trung vào một chỗ mà tiêu diệt.
4. CNSH trong việc sản xuất phân bón
Nitrogen là một trong những nguyên tố cơ bản của sự sống, bởi vì
nitrogene chiếm khoảng 16% trong protein. Nitrogen lại là thành phần
quan trọng của acid nucleic mà protein và acid nucleic là thành phần quan
trọng của sự sống.
Ta biết rằng, trong không khí có 80-150 tấn N
2
/ha tức là gấp vạn
lần so với nitrogene trong đất. Nhưng N
2
ở dạng phân tử rất bền chắc
“dạng khí trơ” cây không lấy trực tiếp được.
Vì vậy, con người phải tạo ra những nhà máy khổng lồ và rất tốn
kém để biến N
2
thành dạng phân đạm urea, đạm nitrate, nitrite bón cho
cây.

sản xuất số lượng phân như trên thì rất khó khăn. Do đó, người ta phải
dùng nhiều biện pháp kĩ thuật khác nhau: phương pháp công nghiệp,
phương pháp sinh học, phương pháp di truyền.
4.2. Các phương pháp kĩ thuật khác nhau trong việc cố định N
2
* Phương pháp cố định N
2
công nghiệp bằng qui trình Haber-
Bosch. Bằng phương pháp này người ta xây dựng các nhà máy khá tốn
kém: cần nhiệt độ cao (500
o
C), áp suất lớn (hàng ngàn atm) cũng như sự
có mặt của chất xúc tác để biến khí N
2
+ 3H
2
→ 2NH
3
. Hiện nay có nhà
máy lớn sản xuất 1.000 tấn/ngày, nên thế giới mỗi năm sản xuất được
4.10
6
tấn phân đạm. Song hạn chế lớn nhất của phương pháp này là tiền
vốn đầu tư quá lớn. Tuy vậy, do nhu cầu của phân bón mà người ta đã xây
dựng khoảng 400-500 nhà máy.
* Phương pháp cố định N
2
sinh học bằng các vi khuẩn.
- Vi khuẩn nốt sần cây bộ Đậu. Người ta đã phát hiện vi khuẩn
hình que có chiều dài khoảng 0,5µ, có tiêm mao, ẩn náu trong các u sần